CN102732720B - 一种处理氧化铜矿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种综合利用氧化铜矿的方法：将氧化铜矿与硫酸铵混合焙烧，焙烧过程产生的烟气用硫酸吸收，再返回焙烧工序。焙烧熟料溶出、过滤，得到的滤渣脱水制备成微硅粉产品或用于生产建筑，得到滤液若铁浓度高于1g/L，用碳酸铵调节溶液pH值沉铁，得到黄铵铁矾，黄铵铁矾煅烧制备氧化铁产品。沉铁后的溶液萃取铜，反萃后用于电积铜。萃取铜后的溶液沉铝后返回熟料溶出工序，使镍、镁得到富集，再制备镍产品、镁产品。本发明方法工艺流程简单，设备要求不高，生产成本较低，实现了氧化铜矿的综合利用，整个工艺过程不会对环境造成二次污染，符合绿色化工业生产的要求。

Description

一种处理氧化铜矿的方法
技术领域
本发明涉及一种处理氧化铜矿的方法，具体涉及一种由氧化铜矿提取有价组元铜、镍、铁、硅的方法。
背景技术
铜在地壳中的平均含量为0.01％，自然界中已知的铜矿物超过240种，具有工业价值的常见铜矿物约有15种。根据铜化合物的性质，铜矿物分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。由于铜具有强烈的亲硫性，从岩浆源到次生富集带的各个富集阶段，80％的铜矿物属硫化物，目前世界上大部分公司均采用硫化铜矿进行冶炼。铜矿在自然界的作用下，通过取代、氧化生成许多氧化铜矿，越接近地表氧化越严重。
目前提出的氧化铜矿的处理方法有两类：先选矿再冶炼和直接化学溶浸法。采用过的几种主要方法有：离析法、氨浸法、酸浸-萃取-电积法和酸浸-置换法。
离析法炼铜工艺原理为：含氧化铜矿石配加少量煤和食盐，在中性和弱还原性气氛中于700～800℃的温度下，离析出来的金属铜粒采用浮选法分离，得到的铜精矿经熔炼得金属铜产品。此法设备投资大、能耗大、环境污染重。
低品位碱性矿石采用氨浸法处理。先进行还原焙烧，使结合氧化铜还原成金属铜及单体氧化铜，然后浸出。浸出剂是氨水和碳酸铵，常压浸出温度50℃，铜以铜氨络合物形式被浸出。浸出液经加温蒸煮，使络合物Cu(NH3)4CO3分解，生成黑色氧化铜沉淀，再进行熔炼，产生的氨气和二氧化碳气体回收，循环使用。此法在经济上有待进一步改进。
酸浸-萃取-电积工艺和酸浸-置换法都是用稀硫酸作浸出剂，浸出后得到贫铜液，再萃取富集和铁屑置换铜，得到海绵铜。这两种方法酸耗量大且难以过滤。
因此，研究处理我国氧化铜矿的新工艺和新技术，对氧化铜矿进行绿色化综合利用具有重要的实际意义和应用价值。
发明内容
针对氧化铜矿未能合理利用的现状，本发明提供一种提取氧化铜矿中的铜、铁、镍、硅的方法。
本发明的目的可以通过以下措施实现：
将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80μm以下，将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合。加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍、铝、镁等恰好完全反应所需硫酸铵理论值的0.8～1.5倍，焙烧温度为300～500℃，时间为1～3h。焙烧过程中可能发生的化学反应有：
CuO+(NH4)2SO4＝CuSO4+2NH3↑+H2O↑
Fe2O3+4(NH4)2SO4＝2NH4Fe(SO4)2+6NH3↑+3H2O↑
Al2O3+4(NH4)2SO4＝2NH4Al(SO4)2+6NH3↑+3H2O↑
NiO+2(NH4)2SO4→(NH4)2Ni(SO4)2+H2O↑+2NH3↑
MgO+2(NH4)2SO4→(NH4)2Mg(SO4)2+H2O↑+2NH3↑
(NH4)2SO4＝2NH3↑+SO3↑+H2O↑
焙烧过程中产生的尾气用硫酸吸收，再返回焙烧工序。主要化学反应为：
2NH3+SO3+H2O＝(NH4)2SO4
焙烧好的熟料用水溶出，液固质量比为2～5∶1，溶出过程中进行搅拌，溶出时间为0.5～2h，温度为20℃～100℃，溶出结束后过滤，滤渣主要为二氧化硅，将滤渣脱水制备成产品微硅粉或用作建筑材料。
熟料溶出液沉铁：如果溶液中铁浓度小于1g/L，不需进行沉铁工序。如果溶液中铁浓度大于1g/L，则用固体碳酸铵调节溶液pH在1.5～2.5，搅拌反应1～2h，反应形成黄铵铁矾，使溶液中铁浓度小于1g/L。反应完毕后过滤，滤渣为黄铵铁矾，洗涤干燥后在700℃下焙烧1～2h，得到氧化铁产品，黄铵铁矾分解过程中产生的尾气用氨水吸收制备硫酸铵溶液，浓缩后返回氧化铜矿焙烧工序。发生的化学反应为：
6Fe3++4SO4 2-+2NH4 ++12H2O→(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+
2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4
沉铁后的滤液萃取铜，再进行反萃，使反萃后的溶液含铜40～50g/L，电积得到铜产品。萃取铜后得到的溶液如果氧化铝含量高于5g/L，则用固体碳酸铵调节溶液pH至5.0沉铝，溶液温度保持在60℃，搅拌反应，过滤得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。浸取液经过多次循环，当镍的浓度达到1g/L，用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L，用碳酸铵沉镁。发生的化学反应为：
Al3++3OH-＝Al(OH)3↓
Ni2++2OH-＝Ni(OH)2↓
Mg2++CO3 2-+H2O→xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O↓+H+
附图说明
附图是一种处理氧化铜矿的方法工艺流程图
具体实施方案
实施例1
所用氧化铜矿组成为：SiO251.30％，CaO13.64％，Fe2O313.49％，Al2O39.69％，CuO5.30％，MgO4.81％，其它1.77％。
将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80μm以下，将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合。加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍恰好完全反应所需硫酸铵理论值的0.8倍，焙烧温度为350℃，时间为3h。焙烧过程中产生的尾气用硫酸吸收，再返回焙烧工序。
焙烧好的熟料用水溶出，液固质量比为2∶1，溶出过程中进行搅拌，溶出时间为2h，温度为20℃，溶出结束后过滤，滤渣脱水用于生产建筑。
熟料溶出液用固体碳酸铵调节溶液pH在1.5，搅拌反应2h，反应形成黄铵铁矾，使溶液中铁浓度小于1g/L。反应完毕后过滤，滤渣为黄铵铁矾，洗涤干燥后在700℃下焙烧1h，得到氧化铁产品，黄铵铁矾分解过程中产生的尾气用氨水吸收制备硫酸铵溶液，浓缩后返回氧化铜矿焙烧工序。
沉铁后的滤液萃取铜，再进行反萃，使反萃后的溶液含铜40～50g/L，电积得到铜产品。萃取铜后得到的溶液用固体碳酸铵调节溶液pH至5.0沉铝，溶液温度保持在60℃，搅拌反应，过滤得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。浸取液经过循环，当镍的浓度达到1g/L，用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L，用碳酸铵沉镁。
实施例2
所用氧化铜矿组成为：SiO260.44％，Fe2O34.69％，Al2O312.82％，CuO7.42％，MgO10.25％，NiO0.59％，其它3.79％。
将氧化铜矿干燥、破碎后磨细至80μm以下，将磨细的氧化铜矿粉料与硫酸铵均匀混合。加入硫酸铵的量为氧化铜矿中的铜、铁、镍恰好完全反应所需硫酸铵理论值的1.5倍，焙烧温度为500℃，时间为1h。焙烧过程中产生的尾气用硫酸吸收，再返回焙烧工序。
焙烧好的熟料用水溶出，液固质量比为5∶1，溶出过程中进行搅拌，溶出时间为0.5h，温度为100℃，溶出结束后过滤，滤渣脱水制备成产品微硅粉。
沉铁后的滤液萃取铜，再进行反萃，使反萃后的溶液含铜40～50g/L，电积得到铜产品。萃取铜后得到的溶液用固体碳酸铵调节溶液pH至5.0沉铝，溶液温度保持在60℃，搅拌反应，过滤得到氢氧化铝产品。沉铝后的溶液返回溶出工序。浸取液经过循环，当镍的浓度达到1g/L，用碳酸铵沉镍。当镁的浓度达到10g/L，用碳酸铵沉镁。

Claims (2)

1.一种处理氧化铜矿的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)研磨：将氧化铜矿破碎、磨细至80μm以下；
(2)混料焙烧：将磨细的氧化铜矿粉料与一定量硫酸铵均匀混合进行焙烧；
(3)溶出：将步骤(2)的焙烧熟料用水溶出，液固质量比为2～5∶1；
(4)过滤：将步骤(3)溶出的物料过滤分离，得到滤液和滤渣；
(5)沉铁：若熟料溶出液中铁浓度大于1g/L，用固体碳酸铵调节pH值沉铁；
(6)提取铜：沉铁后的滤液先对铜进行萃取，再进行反萃，反萃后的铜溶液进行电积，得到铜产品；
(7)萃取铜后得到的溶液沉铝后返回溶出工序，使镍、镁等得到富集，再对镍进行萃取，制备镍产品，沉镁制备镁产品，萃取铜后得到的溶液如果氧化铝含量高于5g/L，则用固体碳酸铵调节溶液pH至5.0沉铝，溶液温度保持在60℃，搅拌反应，过滤得到氢氧化铝产品。
2.根据权利要求1所述的一种处理氧化铜矿的方法，其特征在于步骤(4)过滤后得到的滤渣脱水制备成微硅粉产品或用于生产建筑。
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